植物培養基

植物培養基是離體材料賴以生存和發展的基地。

大多數培養基的成分是由無機營養物、碳源、維生素、生長調節物質和有機附加物等五類物質組成。

無機營養物主要由大量元素和微量元素兩部分組成，大量元素中，氮源通常有硝態氮或銨態氮，但在培養基中用硝態氮的較多，也有將硝態氮和銨態氮混合使用的；磷和硫則常用磷酸鹽和硫酸鹽來提供。鉀是培養基中主要的陽離子，在近代的培養基中，其數量有逐漸提高的趨勢。鈣、鈉、鎂的需要則較少。培養基所需的鈉和氯化物，由鈣鹽、磷酸鹽或微量營養物提供。微量元素包括碘、錳、鋅、鉬、銅、鈷和鐵。培養基中的鐵離子，大多以螯合鐵的形式存在，即FeSO4與Na2—EDTA（螯合劑）的混合。

培養的植物組織或細胞，它們的光合作用較弱。因此，需要在培養基中附加一些碳水化合物以供需要。培養基中的碳水化合物通常是蔗糖。蔗糖除作為培養基內的碳源和能源外，對維持培養基的滲透壓也起重要作用。

在培養基中加入維生素，常有利於外植體的發育。培養基中的維生素屬於B族維生素，其中效果最佳的有維生素B1、維生素B6、生物素、泛酸鈣和肌醇等。

包括人工合成或天然的有機附加物。最常用的有酪朊水解物、酵母提取物、椰子汁及各種氨基酸等。另外，瓊脂也是最常用的有機附加物，它主要是作為培養基的支持物，使培養基呈固體狀態，以利於各種外植體的培養。

常用的生長調節物質大致包括以下三類：

(1)植物生長素類。如吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）。

(2)細胞分裂素。如玉米素（Zt）、6-苄基嘌呤（6-BA或BAP）和激動素（Kt）。

(3)赤霉素。組織培養中使用的赤霉素只有一種，即赤霉酸（GA3）。

組織培養是否成功，在很大程度上取決於對培養基的選擇。不同培養基有不同特點，適合於不同的植物種類和接種材料。開展組織培養活動時，應對各種培養基進行了解和分析，以便能從中選擇使用。下面介紹組織培養幾種常用培養基的配方見表9－1。

培養基中的激素種類和數量，隨著不同培養階段和不同材料而有變化，因此各配方中均不列入。

(1) MS培養基。 MS培養基是普遍使用的培養基。它有較高的無機鹽濃度，對保證組織生長所需的礦質營養和加速愈傷組織的生長十分有利。由於配方中的離子濃度高，在配製、貯存、消毒等過程中，即使有些成分略有出入，也不致影響離子間的平衡。MS固體培養基可用來誘導愈傷組織，或用於胚、莖段、莖尖及花藥培養，它的液體培養基用於細胞懸浮培養時能獲得明顯成功。這種培養基中的無機養分的數量和比例比較合適，足以滿足植物細胞在營養上和生理上的需要。因此，一般情況下，無須再添加氨基酸、酪蛋白水解物、酵母提取物及椰子汁等有機附加成分。與其它培養基的基本成分相比，MS培養基中的硝酸鹽、鉀和銨的含量高，這是它的明顯特點。

(2) B5培養基。B5培養基的主要特點是含有較低的銨，這是因為銨可能對不少培養物的生長有抑制作用。經過試驗發現，有些植物的愈傷組織和懸浮培養物在MS培養基上生長得比B5培養基上要好，而另一些植物，在B5培養基上更適宜。

(3)N6培養基。N6培養基特別適合於禾穀類植物的花藥和花粉培養，在國內外得到廣泛應用。在組織培養中，經常採用的還有懷特(While，1963)培養基、尼許(Nitsch，1951)培養基等。它們在基本成分上大同小異。懷特培養基由於無機鹽的數量比較低，更適合木本植物的組織培養。

為了避免每次配製培養基都要對幾十種化學藥品進行稱量，應該將培養基中的各種成分，按原量10倍、100倍或1000倍稱量，配成濃縮液，這種濃縮液叫做母液。這樣，每次配製培養基時，取其總量的1/10、1/100、1/1000，加以稀釋，即成培養液。現將培養液中各類物質製備母液的方法說明如下。

(1)大量元素。大量元素包括硝酸銨等用量較大的幾種化合物。製備時，按表中排列的順序，以其10倍的用量，分別稱出並進行溶解，以後按順序混在一起，最後加蒸餾水，使其總量達到1升，此即大量元素母液。

(2)微量元素。因用量少，為稱量方便和精確起見，應配成100倍或1000倍的母液。配製時，每種化合物的量加大100倍或1000倍，逐次溶解並混在一起，製成微量元素母液。

(3)鐵鹽。鐵鹽要單獨配製。由硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)5.57克和乙二胺四乙酸二鈉(Na—EDTA)7.45克溶於1升水中配成。每配1升培養基，加鐵鹽5毫升。

(4)有機物質。主要指氨基酸和維生素類物質。它們都是分別稱量，分別配成所需的濃度(0.1～1.0毫克/毫升)，用時按培養基配方中要求的量分別加入。

(5)植物激素。最常用的有生長素和細胞分裂素。這類物質使用濃度很低，一般為0.01～10毫克/升。可按用量的100倍或1000倍配製母液，配製時要單個稱量，分別貯藏。

配製植物生長素時，應先按要求濃度稱好藥品，置於小燒杯或容量瓶中，用1～2毫升0.1N(克當量濃度)氫氧化鈉溶解，再加蒸餾水稀釋至所需濃度。配製細胞分裂素時，應先用少量0.5或1N的鹽酸溶解，然後加蒸餾水至所需量。

以上各種混合液(母液)或單獨配製藥品，均應放入冰箱中保存，以免變質、長霉。至於蔗糖、瓊脂等，可按配方中要求，隨稱隨用。

①根據配方要求，用量筒或移液管從每種母液中分別取出所需的用量，放入同一燒杯中，並用粗天平稱取蔗糖、瓊脂放在一邊備用。

②將①中稱好的瓊脂加蒸餾水300～400毫升，加熱並不斷攪拌，直至煮沸溶解呈透明狀，再停止加熱。

③將①中所取的各種物質(包括蔗糖)，加入煮好的瓊脂中，再加水至1000毫升，攪拌均勻，配成培養基。

④用1N的氫氧化鈉或鹽酸，滴入③中的培養基里，每次只滴幾滴，滴后攪拌均勻，並用pH試紙測其pH值，直到將培養基的pH值調到5.8。

⑤將配好的培養基，用漏斗分裝到三角瓶(或試管)中，並用棉塞塞緊瓶口，瓶壁寫上號碼。瓶中培養基的量約為容量的1/4或1/5。

培養基的成分比較複雜，為避免配製時忙亂而將一些成分漏掉，可以準備一份配製培養基的成分單，將培養基的全部成分和用量填寫清楚。配製時，按表列內容順序，按項按量稱取，就不會出現差錯。成分單的格式與內容見表9－2。

培養基配製完畢后，應立即滅菌。培養基通常應在高壓蒸汽滅菌鍋內，在汽相120℃條件下，滅菌20分鐘。如果沒有高壓蒸汽滅菌鍋，也可採用間歇滅菌法進行滅菌，即將培養基煮沸10分鐘，24小時后再煮沸20分鐘，如此連續滅菌三次，即可達到完全滅菌的目的。

經過滅菌的培養基應置於10℃下保存，特別是含有生長調節物質的培養基，在4～5℃低溫下保存要更好些。含吲哚乙酸或赤霉素的培養基，要在配製后的一周內使用完，其它培養基最多也不應超過一個月。在多數情況下，應在消毒后兩周內用完。